package testDemo;

import java.util.Arrays;
import java.util.Stack;

/**
 * Created with IntelliJ IDEA.
 * Description:
 * User: 张杰
 * Date: 2022-03-10
 * Time: 9:17
 */
public class InsertSort {
    //插入排序
    public static void insertSort(int[] array) {
        for (int i = 1; i < array.length ; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0  ; j--) {
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j+1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }
    //希尔排序
    /* 时间复杂度[和增量有关]：O(n^1.3)~O(n^1.5)
       空间复杂度：O(1)
       稳定性：不稳定的
     * @author zj
     * @date 2022/3/10
     * @param array 待排序的数组
     * @param gap 分组的个数
    */
    public static void shell(int[] array,int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length ; i++) {
           int tmp = array[i];
           int j = i - gap;
            for (; j  >= 0 ; j -= gap) {
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j+gap] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+gap] = tmp;
        }
    }
    public static void shellSort(int[] array) {
        int gap = array.length;
        while(gap > 1) {
            shell(array,gap);
            gap /= 2;
        }
        shell(array,1);//保证最后是1组

    }

    /* 选择排序
       时间复杂度：O(N^2)
       空间复杂度：O(1)
       稳定性：不稳定的排序
     * @author zj
     * @date 2022/3/10
     * @param array
    */
    public static void swap(int[] array,int i,int j) {
        int tmp = array[i];
        array[i] = array[j];
        array[j] = tmp;
    }
    public static void selectSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length ; i++) {
            for (int j = i+1; j < array.length ; j++) {
                if(array[i] < array[j]) {
                    swap(array,i,j);
                }
            }
        }
        /*for (int i = 0; i < array.length ; i++) {
            int j = i + 1;
            int minFlg = 0;//标志位记录一次比较最小的数的下标
            for (; j < array.length ; j++) {
               if(array[j] < array[minFlg])
                   minFlg = j;
               }
            }
            swap(array,i,minFlg);
        }*/
    }

    /* 堆排序
       时间复杂度：O(n*logn)
       空间复杂度：O(1)
       稳定性：不稳定的排序
     * @author zj
     * @date 2022/3/10
     * @param array
    */
    public static void heapSort(int[] array) {
        //建堆 O(n)
        createHeap(array);
        int end = array.length - 1;
        //交换并调整 O(n*log n)
        while(end > 0) {
            swap(array,0,end);
            shiftDown(array,0,end);
            end--;
        }
    }
    //创建大根堆
    public static void createHeap(int[] array) {
        for(int parent = (array.length-1-1)/2;parent >= 0;parent--) {
            shiftDown(array,parent,array.length);
        }

    }
    //向下调整
    public static void shiftDown(int[] array,int parent,int len) {
        int child = 2*parent+1;//左孩子下标
        while(child < len) {
            if(child+1 < len && array[child] < array[child+1]) {
                child++;//child下标记录最大的孩子结点
            }
            if(array[child] > array[parent]) {
                swap(array,child,parent);
                parent = child;
                child = 2*parent + 1;
            }else {
                break;
            }
        }

    }

    /* 冒泡排序
       时间复杂度：O(N^2) 有序的情况下O(N)
       空间复杂度：
       稳定性：
     * @author zj
     * @date 2022/3/10
     * @param array
    */
    public void bubbleSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length-1 ; i++) {
            boolean flg = false;
            for (int j = 0; j < array.length-1-i ; j++) {
                if(array[j] > array[j+1]) {
                    swap(array,j,j+1);
                    flg = true;
                }
            }
            if(flg == false) {
                break;
            }
        }
    }

    /* 快速排序 (递归)
       时间复杂度 O(n*logn)
       空间复杂度 O(logn)
       稳定性：不稳定的排序
     * @author zj
     * @date 2022/3/10
     * @param array
    */
    public static void quickSort(int[] array) {
        quick(array,0,array.length-1);

    }
    public static void quick(int[] array,int left,int right) {
        if(left >= right) {
            return;
        }
        //如果排序的数组的不大，并且相对有序，那可以直接采用插入排序
        if(right-left-1 <= 40) {
            insertSort2(array,left,right);
            return;
        }
        //在找基准之前，找到中间大小的值
        int midValIndex = findMidValIndex(array,left,right) ;
        //将中间值与最左边的进行交换
        swap(array,midValIndex,left);

        int pivot = partition(array,left,right);//基准
        quick(array,left,pivot-1);
        quick(array,pivot+1,right);
    }
    //寻找中间值大小
    public static int findMidValIndex(int[] array,int start,int end) {
        int mid = start + ((end-start) >>> 1);
        if(array[start] < array[end]) {
            if(array[mid] < array[start]) {
                return start;
            }else if(array[mid] > array[end]) {
                return end;
            }else {
                return mid;
            }
        }else {
            if(array[mid] > array[start]) {
                return start;
            }else if(array[mid] < array[end]) {
                return end;
            }else {
                return mid;
            }
        }
    }
    //寻找基准的函数
    public static int partition(int[] array,int start,int end) {
        int tmp = array[start];
        while(end > start) {
            while(array[end] >= tmp && end > start) {
                end--;//不写等号可能会陷入死循环
            }
            array[start] = array[end];
            while(start < end && array[start] <= tmp) {
                start++;
            }
            array[end] = array[start];
        }
        array[start] = tmp;
        return start;
    }
    //优化：在排序的过程中，小于某个范围了，可以使用直接插入排序
    public static void insertSort2(int[] array,int start,int end) {
        for (int i = 1; i <= end ; i++) {
            int tmp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= start ; j--) {
                if(array[j] > tmp) {
                    array[j+1] = array[j];
                }else {
                    break;
                }
            }
            array[j+1] = tmp;
        }
    }
    /* 快速排序的非递归实现
     * @author zj
     * @date 2022/3/11
     * @param array
    */
    public static void quickSort2(int[] array) {
        Stack<Integer> stack = new Stack<>();//栈用来记录每次找基准的边界
        int left = 0;
        int right = array.length - 1;
        int pivot = partition(array,left,right);//找基准的过程就会排大小。
        if(pivot > left+1) {
            //左边有2个元素
            stack.push(left);
            stack.push(pivot-1);
        }
        if(pivot < right-1) {
            //右边有2个元素
            stack.push(pivot+1);
            stack.push(right);
        }
        while(!stack.isEmpty()) {
            right = stack.pop();
            left = stack.pop();

            pivot = partition(array,left,right);
            if(pivot > left+1) {
                stack.push(left);
                stack.push(pivot-1);
            }
            if(pivot < right-1) {
                stack.push(pivot+1);
                stack.push(right);
            }
        }
    }

    //归并数组：将两个有序数组进行合并
    public static int[] mergeArray(int[] array1,int[] array2) {
        int[] tmp = new int[array1.length+array2.length];
        int k = 0;
        int s1 = 0;
        int e1 = array1.length - 1;
        int s2 = 0;
        int e2 = array2.length - 1;

        while(s1 <= e1 && s2 <= e2) {
            if(array1[s1] <= array2[s2]) {
                tmp[k++] = array1[s1++];
            }else {
                tmp[k++] = array2[s2++];
            }
        }
        while(s1 <= e1) {
            tmp[k++] = array1[s1++];
        }
        while (s2 <= e2) {
            tmp[k++] = array2[s2++];
        }
        return tmp;
    }

    /* 归并排序(递归实现)
       时间复杂度：O(n*log n)
       空间复杂度：O(n)
       稳定性：稳定的排序
       如果array[s1] <= array[s2] 不取等号 那么就是不稳定的排序
       目前学过的排序，稳定的只有3个：冒泡、插入、归并
     * @author zj
     * @date 2022/3/11
     * @param array
    */
    public static  void mergeSort1(int[] array) {
        mergeSortInternal(array,0,array.length-1);
    }
    private static void mergeSortInternal(int[] array,int low,int high) {
        if(low >= high) {
            return;
        }
        int mid = low + ((high-low)>>>1);
        //左边
        mergeSortInternal(array,low,mid);
        //右边
        mergeSortInternal(array,mid+1,high);
        //合并左右两边数组
        merge(array,low,mid,high);
    }
    private static void merge(int[] array,int low,int mid,int high) {
        int[] tmp = new int[high-low+1];
        int k = 0;
        int s1 = low;
        int e1 = mid;
        int s2 = mid+1;
        int e2 = high;

        while(s1 <= e1 && s2 <= e2) {
            if(array[s1] <= array[s2]) {
                tmp[k++] = array[s1++];
            }else {
                tmp[k++] = array[s2++];
            }
        }
        while(s1 <= e1) {
            tmp[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= e2) {
            tmp[k++] = array[s2++];
        }
        //拷贝tmp数组到原来数组当中
        for (int i = 0; i < tmp.length ; i++) {
            array[low+i] = tmp[i];
        }
    }

    /* 归并排序(非递归实现)
     * @author zj
     * @date 2022/3/12
     * @param array
    */
    public static void mergeSort(int[] array) {
        //nums每组的数据个数，开始时每次一个元素，再逐个增加
        int nums = 1;
        while(nums < array.length) {
            //确定每次遍历的数组下标，left,mid,right,每一趟不同组里的下标不同。
            for (int i = 0; i < array.length; i+= nums*2) {
               int left = i;
               int mid = left+nums-1;
               //要判断mid和right的值是否越界
               if(mid >=array.length) {
                   mid = array.length - 1;
               }
               int right = mid + nums;
               if(right >= array.length) {
                   right = array.length - 1;
               }
               //下标确定之后，进行合并
                merge(array,left,mid,right);
            }
            nums *= 2;
        }
    }

    /* 计数排序：适用于有n个数，并且其值在0~n之间的
       时间复杂度：O(n)
       空间复杂度：O(m) m代表当前数据的范围
       稳定性：本质是稳定的
     * @author zj
     * @date 2022/3/12
     * @param array
    */
    public static void countingSort(int[] array) {
        int minVal = array[0];
        int maxVal = array[0];
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            if(array[i] < minVal) {
                minVal = array[i];
            }
            if(array[i] >maxVal) {
                maxVal = array[i];
            }
        }
        int[] count = new int[maxVal-maxVal+1];
        //计数数组中，已经把array数组当中，每个数据出现的次数已经统计好了
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int index = array[i];
            count[index-minVal]++;//防止出现前面空很多，浪费空间复杂度
        }
        //将计数数组写回原来数组
        int indexArray = 0;
        for (int i = 0; i < count.length; i++) {
            while(count[i] > 0) {
                array[indexArray] =i + minVal;
                count[i]--;//拷贝一次，次数--
                indexArray++;//原来数组的下标++
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        /*int[] array1 = {1,3,5,7,10,12};
        int[] array2 = {2,4,6,7,8,9};*/
        int[] array ={41,1,9,2,10,3,79,19};
        mergeSort(array);
        System.out.println(Arrays.toString(array));

    }
}
